Biomateriali

Cosa sono i biomateriali?

IL Biomateriali, conosciuto anche come Materiali biocompatibili, Sono definiti come qualsiasi sostanza o combinazione di sostanze, naturali o sintetici, che possono essere utilizzate in un sistema biologico per un certo tempo e con una funzione particolare.

Il termine è ampiamente utilizzato nel campo della medicina per definire i materiali utilizzati per scopi terapeutici o diagnostici ed è anche ampiamente riconosciuto nel campo delle scienze biologiche e chimiche, nonché nell'ingegneria dei materiali.

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L'applicazione dei biomateriali in medicina è estremamente ampia e, grazie a questi materiali, questo campo ha subito importanti progressi, consentendo notevoli miglioramenti nella qualità della vita degli esseri umani rispetto ai tempi passati.

Allo stesso modo, questi materiali hanno anche applicazioni in altri settori di scienze sanitarie come odontoiatria, infermieristica e veterinaria. In particolare, in medicina i biomateriali sono attualmente utilizzati per:

• Sostituire i membri, le aree dei tessuti e gli organi del corpo.
• Riparare e trattare le fratture delle ossa.
• Riparare e sostituire i pezzi dentali.
• Aiuta le audizioni e la visione.
• Guarire le ferite, eseguire interventi chirurgici, introdurre sostanze al corpo.
• "Migliora l'aspetto del corpo" attraverso interventi chirurgici estetici.
• Migliorare le funzioni di alcuni organi.
• Anomalie corrette.

È importante chiarire che i biomateriali o i materiali biocompatibili differiscono dai materiali biologici, che sono prodotti dai sistemi biologici viventi (pelle, cartilagine, osso, arterie, ecc.) e sono generalmente composti da cellule o prodotti cellulari.

Caratteristiche dei biomateriali

Un bioimpressore in grado di stampare organi viventi. Fonte: андрей иьин, CC0, via Wikimedia Commons

Ci sono molte caratteristiche che hanno i biomateriali e nella seguente lista solo alcuni di essi sono raggruppati:

- Sono sostanze naturali o artificiali (sintetiche).

- Sono sistematicamente e farmacologicamente inerti, il che significa che non dovrebbero causare una risposta nel corpo e che non influiscono negativamente sui loro tessuti.

- Sono speciali e attentamente progettati per essere incorporati o impiantati in un essere vivente.

- Sono in grado di essere in contatto intimo con i tessuti viventi (muscoli, ossa, sangue, fluidi corporei, ecc.) Senza vedere le loro proprietà (a seconda di ciò per cui sono state progettate).

- Sono impiegati per sostituire parti del corpo umano.

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- Sono impiegati per trattare diverse malattie e ferite (suture, cateteri, aghi, piastre, ecc.).

- Sono anche utilizzati con applicazioni diagnostiche e di archiviazione.

- A seconda del tipo di biomateriale, vengono utilizzati per periodi di tempo variabili.

- Possono essere metallici, ceramici, polimerici o combinati (composti).

Biocompatibilità

Una delle caratteristiche più speciali di questi materiali è, senza dubbio, quella della biocompatibilità, che è definita come una qualità di alcuni materiali per generare risposte positive da parte del sistema biologico con cui entrano in contatto per svolgere funzioni specifiche.

Questa qualità non è solo dal punto di vista biologico, ma è anche una caratteristica chimica e meccanica che favorisce l'interazione di questi materiali con i sistemi viventi.

Generalmente questi biomateriali sono soggetti a test rigorosi e standardizzazioni, quasi sempre a seconda del tempo e dei tessuti con cui saranno potenzialmente in contatto, al fine di evitare il rifiuto da parte del sistema biologico.

Tipi di biomateriali

Nel tempo, grazie ai progressi della scienza, della medicina e dell'ingegneria dei materiali, lo sviluppo di nuovi biomateriali è stato sempre più.

La classificazione più comunemente accettata per i diversi tipi di biomateriali contempla 4 gruppi, separati in base alle loro caratteristiche chimiche e strutturali: polimeri, metalli, ceramica e composti.

Biomateriali metallici

Sono i biomateriali composti da uno o più elementi metallici come quelli del gruppo di ferro (Fe), Nickel (NI), alluminio (AL), rame (Cu), zinco (Zn) e titanio (Ti), mescolato con piccoli quantità di altri elementi non metallici come carbonio (c), azoto (N) e ossigeno (O).

Nei biomateriali metallici o nelle loro leghe gli atomi sono molto ordinati, uniti tra loro grazie a attraenti forze elettrostatiche tra le nuvole elettroniche caricate negativamente e gli ioni metallici caricati positivamente, come se gli elettroni liberi funzionino come una "colla".

Di conseguenza, questi materiali sono caratterizzati da buoni conduttori di calore e elettricità, nonché per la loro durezza e duttilità.

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Soffrono, tuttavia, problemi di corrosione se esposti all'umidità, all'acqua salata, alla terra e ai tessuti viventi, poiché ioni metallici reagiscono spontaneamente con ossigeno, idrogeno e sali per formare ossidi metallici. Per questo motivo la sua durata e l'occupazione dipende dalla sua resistenza alla corrosione.

Ci sono molti usi che vengono dati a questi materiali in medicina per risolvere i problemi con il corpo umano:

• Amalgami dentali.
• Viti in acciaio inossidabile per fissaggio osseo.
• Copertina di pacemaker fatta di alleati in titanio.
• Stent coronarico fatto di una miscela di titanio e nichel.
• Protesi dell'anca completa fatta di un alleato di cobalto.
• Tra gli altri.

Biomateriali polimerici

Questi sono i materiali, naturali o sintetici, organici o inorganici, che sono formati da molteplici unità ripetitive di un tipo di molecola e sono forse quelli che sono più comunemente usati in medicina.

Buoni esempi sono nylon, polietilene, policarbonato, cloruro polivinil (PVC), polistirene e silicone.

Sono generalmente piccole sostanze reattive in una varietà di condizioni: hanno poca conducibilità elettrica e non sono magnetici. Differiscono dai biomateriali metallici in molte caratteristiche, in particolare nella loro flessibilità e morbidezza, in modo che possano adottare forme diverse.

Le lenti a contatto sono fatte di biomateriali

Tuttavia, a temperature relativamente alte, questi materiali tendono ad ammorbidire e/o decomporsi o degradare, quindi questo aspetto è considerato al momento dell'utilizzo per scopi diversi.

Tra le sue applicazioni più comuni ci sono le lenti a contatto, i guanti chirurgici in lattice e le suture chirurgiche.

Biomateriali ceramici

Sono materiali fondamentalmente inorganici, sono composti da elementi metallici e non metallici come ossidi, nitruro, carburi, sali, ecc. Possono avere una struttura completamente o parzialmente cristallina, sebbene possano anche essere completamente amorfi.

Questi materiali sono generalmente isolanti termici ed elettrici, poiché di solito non hanno un gran numero di elettroni del conducente. Sono anche inerte e resistenti alla corrosione dei metalli. Possono, tuttavia, essere inclini al degrado in determinate condizioni.

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Sono generalmente molto rigidi e difficili, sebbene considerevolmente più fragili o fragili dei metalli.

Le principali applicazioni mediche della ceramica comprendono lenti correttive, impianti dentali, parte delle protesi di sostituzione dell'anca, impalcature in ceramica per le ossa, tra gli altri.

Biomateriali composti

Questi sono i biomateriali formati da due o più materiali dei tre gruppi precedenti: metalli, ceramica e polimeri. Hanno una combinazione di proprietà e caratteristiche, a causa della miscela di materiali, che non è stato possibile ottenere in ciascun materiale separatamente.

Le applicazioni più comuni di questi biomateriali sono le otturazioni bianche per denti e pasta o cementi che vengono utilizzati per unire le ossa.

Esempi di biomateriali

Ci sono centinaia di diversi biomateriali che possono essere citati come esempi, vediamo alcuni di questi e nelle funzioni a cui partecipano:

- Nella sostituzione di parti danneggiate o malate: articolazione artificiale dell'anca o sostituzione totale, macchina per dialisi che sostituisce la funzione dei reni, sostituzione della valvola cardiaca.

Articolazione dell'anca artificiale

- In assistenza durante la guarigione: suture, piastre ossee, viti, ecc.

- Per migliorare la funzione di alcuni organi: pacemaker cardiaco, lenti intraoculari, dispositivi uditivi.

X -raggi immagine di un pacemaker

- Per correggere i "problemi" estetici: impianti per la mammoplastica (aumento delle dimensioni del seno), per l'aumento delle dimensioni del mento, degli zigomi, ecc.

- Per aiutare nella diagnosi clinica: sonde e cateteri.

- Per aiutare il trattamento delle malattie: cateteri e scarichi.

Riferimenti

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